Panele bifacial, czyli dwustronne panele fotowoltaiczne — kiedy się opłacają

Panel bifacial (dwustronny, bifacjalny) to moduł fotowoltaiczny, który wytwarza energię nie tylko ze światła padającego na przednią stronę, ale też z promieniowania docierającego do niego od spodu — odbitego od podłoża i rozproszonego. Jeszcze kilka lat temu była to nowinka; dziś dwustronne panele fotowoltaiczne są jednym z najczęściej oferowanych typów modułów. To, czy ich tylna strona naprawdę pracuje, zależy jednak niemal wyłącznie od miejsca i sposobu montażu.

Jak działa panel dwustronny

W klasycznym module jednostronnym ogniwa przykrywa od przodu szkło, a od tyłu nieprzezroczysta folia (tzw. backsheet). Światło, które trafia w tył modułu, po prostu się marnuje. W panelu bifacial ogniwa są aktywne z obu stron, a tył zamyka materiał przepuszczający światło — najczęściej druga tafla szkła (konstrukcja szkło-szkło, ang. glass-glass), rzadziej przezroczysta folia.

Tylna strona daje mniej energii niż przednia: dociera do niej mniej światła, a ogniwa od spodu są nieco mniej wydajne. Tę różnicę opisuje współczynnik dwustronności (ang. bifaciality) — stosunek sprawności tyłu do sprawności przodu, podawany w karcie katalogowej. We współczesnych modułach wynosi zwykle ok. 70–90%: więcej w technologiach n-type (TOPCon, HJT), mniej w starszych ogniwach PERC.

„Szkło-szkło” i „bifacial” to nie synonimy. Istnieją moduły szkło-szkło z ogniwami jednostronnymi i moduły dwustronne z przezroczystą folią z tyłu. Jeśli karta katalogowa nie podaje współczynnika dwustronności, moduł najpewniej nie jest bifacjalny.

Ile więcej energii dają panele bifacial

Dodatkowy uzysk z tyłu (ang. bifacial gain) nie jest stałym parametrem modułu, lecz wynikiem całej instalacji. Przy konstrukcji gruntowej nad trawą wynosi zwykle od kilku do kilkunastu procent rocznej produkcji. Jasne podłoże, wyższy montaż i większe odstępy między rzędami mogą go wyraźnie podnieść. Wartości rzędu 25–30%, spotykane w materiałach reklamowych, dotyczą warunków bardzo korzystnych, a nie przeciętnej instalacji.

Moc znamionowa modułu (Wp) odnosi się do jego przedniej strony w standardowych warunkach testowych (STC). Część producentów podaje dodatkowo moc „z uzyskiem bifacjalnym” przy kilku poziomach oświetlenia tyłu. To przydatne przy porównywaniu modułów, ale nie zastępuje prognozy produkcji dla konkretnego miejsca.

Od czego zależy uzysk z tylnej strony

• Albedo podłoża — jaką część światła odbija powierzchnia pod modułami (szczegóły niżej).
• Wysokość montażu — im wyżej nad podłożem, tym więcej odbitego światła dociera do tyłu i tym równomierniej go oświetla.
• Odstępy między rzędami — gęsto ustawione rzędy zacieniają podłoże i siebie nawzajem.
• Kąt nachylenia — wpływa jednocześnie na przód i tył modułu, dlatego optimum dla modułów dwustronnych bywa inne niż dla jednostronnych (o doborze kąta piszemy w tekście kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych).
• Konstrukcja montażowa — belki i szyny tuż za modułem rzucają cień na tył; konstrukcje pod bifacial projektuje się tak, by nie zasłaniały ogniw.
• Czystość — zabrudzona membrana czy zarośnięty żwir odbijają mniej światła niż czyste.
• Równomierność oświetlenia tyłu — ogniwa na krawędziach rzędu dostają więcej światła niż te w środku, co nieco obniża sprawność całego łańcucha modułów.

Albedo, czyli ile światła odbija podłoże

Albedo to stosunek promieniowania odbitego od powierzchni do promieniowania, które na nią pada. Orientacyjne wartości:

• świeży śnieg — ok. 80–90% (stary, mokry wyraźnie mniej),
• biała membrana dachowa lub powłoka refleksyjna — ok. 60–80%, mniej po zabrudzeniu,
• piasek — ok. 30–40% (jasny i suchy więcej),
• beton — ok. 20–40% (nowy jaśniejszy, stary ciemniejszy),
• trawa — ok. 15–25%,
• asfalt i papa — ok. 5–15%.

Dlatego moduły dwustronne mają największy sens nad jasnymi powierzchniami. Biała membrana na płaskim dachu hali wyraźnie zwiększa uzysk z tyłu, a ciemna papa praktycznie go niweluje.

Gdzie i jak montować panele bifacial

Konstrukcja gruntowa skierowana na południe

Najczęstszy wariant w farmach fotowoltaicznych i instalacjach przy zakładach. Moduły stoją na stałej konstrukcji, zwykle pod kątem ok. 25–35°, podniesione nad grunt tak, by tył „widział” oświetlone podłoże. W tym układzie przewaga modułów dwustronnych jest najbardziej przewidywalna.

Trackery jednoosiowe

Konstrukcje nadążne obracają moduły za słońcem w ciągu dnia. W połączeniu z modułami bifacial dają najwyższą produkcję z każdego kWp, ale są najdroższe w budowie i utrzymaniu — mają ruchome części, napędy i sterowanie.

Montaż pionowy wschód–zachód

Moduły stoją pionowo, jedną stroną na wschód, drugą na zachód. W skali roku produkują zwykle nieco mniej niż moduły optymalnie pochylone na południe, ale produkcja rozkłada się na dwa szczyty — przedpołudniowy i popołudniowy — zamiast jednego w południe. Gdy energię rozlicza się po cenach godzinowych, a zakład pracuje od rana do popołudnia, taki profil bywa cenniejszy niż kilka procent więcej kWh. Na pionowych modułach słabiej zalega też śnieg i kurz. Układ stosuje się m.in. w agrofotowoltaice: rzędy rozstawia się szeroko, by między nimi uprawiać pole.

Dach płaski, wiaty i zadaszenia parkingów

Na płaskim dachu moduły dwustronne montuje się na podniesionych konstrukcjach, najlepiej nad jasną membraną. Na wiatach i zadaszeniach parkingów moduły szkło-szkło przepuszczają część światła między ogniwami, ale uzysk z tyłu zależy od nawierzchni pod spodem — nad ciemnym asfaltem będzie niewielki.

Dach skośny

Na typowym dachu skośnym moduły leżą kilka–kilkanaście centymetrów nad pokryciem, więc tył praktycznie nie dostaje światła, a dodatkowy uzysk jest znikomy. Panel dwustronny na dachu skośnym nie zaszkodzi, ale nie warto do niego dopłacać w nadziei na więcej energii — o wyborze powinny decydować inne parametry, np. trwałość konstrukcji szkło-szkło i warunki gwarancji.

Czy panele bifacial się opłacają?

Różnica w cenie między modułami jedno- i dwustronnymi jest dziś zwykle niewielka, więc kluczowe pytanie brzmi inaczej: czy instalacja da tylnej stronie szansę pracować. Drugie — kiedy powstanie energia i kto ją zużyje.

W firmie o opłacalności fotowoltaiki decyduje przede wszystkim autokonsumpcja. Energia zużyta na miejscu oszczędza pełną cenę zakupu razem z opłatami dystrybucyjnymi. Nadwyżka oddana do sieci jest warta znacznie mniej — wycenia się ją po cenach rynkowych, które w słoneczne południa bywają bardzo niskie. Kilka procent więcej kWh z tylnej strony niewiele zmieni, jeśli trafią one do sieci w godzinach najniższych cen.

Przed wyborem modułów warto odpowiedzieć na pięć pytań:

1. Czy tył modułów będzie oświetlony — na jakiej wysokości staną moduły i czy nic ich od spodu nie zasłania?
2. Jakie jest albedo podłoża i czy da się je poprawić, np. jasną membraną lub żwirem?
3. Czy prognoza produkcji uwzględnia uzysk z tyłu na realistycznych założeniach?
4. Czy falownik i zabezpieczenia dobrano do wyższego prądu modułów?
5. Jak produkcja rozłoży się w ciągu doby względem zużycia — i co stanie się z nadwyżkami?

Ostatnie pytanie najlepiej rozstrzygnąć na danych z licznika w interwałach 15-minutowych. Pokazują one, ile energii z PV zakład zużyje od razu, a ile trzeba będzie oddać do sieci albo zmagazynować.

Udostępnij artykułLinkedInFacebook